近年来，汽车行业经历了重大的技术进步，汽车变得更高效、更环保。这种发展的一个关键因素就在于减振系统(anti-vibration systems，AVS)的发展，它在提升整体驾驶体验方面发挥着至关重要的作用。这些系统依靠弹性体复合材料的性能来实现有效隔振，并降低整体噪声、振动和声振粗糙度(noise, vibration, and harshness, NVH)。

本文的第1部分将介绍各种类型的弹性体组件及其应用，深入探讨减振系统在汽车应用中的发展。第2部分将重点介绍向电动汽车过渡所带来的挑战。

汽车应用减振系统的发展（上）

弹性体在减振系统中的作用

由于弹性体独特的性能组合，如灵活性、耐用性、热阻性和耐化学品性等，弹性体在汽车工业中被广泛使用。在减振系统中，作为主要的阻尼和隔离元件，弹性体提供控制振动所需的弹簧刚度和阻尼特性。减振系统中的弹性体，其有效性在于其吸收和耗散能量的能力，减少了振动和噪声向车辆及其乘客的传递。

弹簧刚度和阻尼特性

复合材料的弹簧刚度与其动态刚度有关，而其阻尼特性则由其滞后（能量损失）决定。弹性体和弹性体复合材料可以被设计成具有特定的弹簧刚度和阻尼特性，从而使制造商能够通过材料选择通定制减振系统的性能，以适应特定的车辆或应用。例如，炭黑的选择在减振系统的复合材料设计中起着至关重要的作用。使用比表面积低、中低结构的炭黑（如BC1083）可以得到弹簧系数非常低、阻尼适度的复合材料。将其与表面积更高、但结构仍旧较低的炭黑（如BC2295）进行比较，可以发现后者保持了大部分的低弹簧刚度，但提高了阻尼特性。

耐热性和耐久性

耐久性是减振系统中使用的弹性体所必须具备的关键性能，因为它们必须在车辆的使用寿命内保持其性能和特性。在这种情况下，零部件原材料的选择再次成为满足设计要求的重要组成部分。天然橡胶的耐久性是其在减振系统复合体设计中备受青睐的原因之一。选择合适的炭黑可以增强天然橡胶的耐久性。回到上面对BC1083和BC2295的比较，相较于BC1083，BC2295的表面积较高，由此产生的抗拉强度较高，因而可实现卓越的耐久性。选择具有高物理洁净度的炭黑，避免引发裂纹，如选择BC1031，而非ASTM N550，也可以增强耐久性。

在汽车应用中，弹性体的另一个重要特性是它们的耐热性。由于车辆要在各种温度和条件下运行，因此弹性体组件必须能够承受这些极端条件而不老化剥蚀，这非常重要。对于内燃发动机（ICE）来说，从主要使用天然橡胶转向更具耐温性的聚合物（如BR、NBR等）的趋势热度不减，但这可能会增加复合材料的成本。

弹性体在减振系统中的应用

弹性体用于减振系统的各种零部件，每个零部件都旨在减小振动，改善整体NVH性能。

发动机系统

弹性体发动机支架的设计可以吸收发动机的振动，并将其与车辆底盘隔离，从而减小驾驶员和乘客感受到的噪声和振动。这些部件的运行频率高，但振幅通常较低，因此它们必须具有出色的阻尼性能和隔离性能，同时还要耐受发动机环境下的高温和化学物质，特别是在内燃机环境下。发动机支架往往使用软质复合材料，通常填充具有低比表面积和低结构的炭黑，如BC1083。

悬挂系统

在悬挂系统中，轴套等弹性体部件用于隔离路面的较大振动，可提高乘坐舒适性。这在遇到坑洼等情况时尤为重要，这些情况遇见的频率比较低，但每次的振幅都很大。它们必须同时实现刚度和阻尼性能，以确保操控的稳定性和舒适的驾驶体验。由于这些情况的振幅较大，因此必须考虑强度和耐久性。与N330等标准炭黑相比，BC2295可实现的阻尼性能令人印象深刻，耐久性也更好。

车身系统

弹性体部件还用于车身系统，主要以托架和隔离器的形式用于车辆的车身和底盘之间。这些部件有助于减少发动机、悬挂和道路传输到车辆内部的振动，提高整体NVH性能。

排气系统

排气系统是弹性体使用的另一个领域，具体来说，是支撑排气组件的吊杆和托架。这些组件必须同时具有振动隔离和耐高温性能，因为排气系统在运行期间可能会出现高温。

结论

随着围绕能源效率、性能和舒适度的技术需求稳步增长，弹性体在减振系统汽车应用中的应用也在不断发展。汽车行业正在不断向电动汽车过渡，弹性体在减振系统中的作用将变得更加关键，因而汽车行业需要克服新挑战，创造新机遇。本文的第二部分将探讨电动汽车减振系统中面临的具体挑战，以及在电动汽车架构中弹性体组件的集成问题。